RU2445473C2

RU2445473C2 - Control valve

Info

Publication number: RU2445473C2
Application number: RU2010111262/06A
Authority: RU
Inventors: Арнольд Георгиевич Попиченко (UA); Арнольд Георгиевич Попиченко; Максим Анатольевич Лукащик (UA); Максим Анатольевич Лукащик
Original assignee: Публичное акционерное общество "Волчанский агрегатный завод" (ПАО "ВАЗ")
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2012-03-20
Also published as: RU2010111262A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: flat spool valve pressed against the plate is made up of piston with flat surface in the form of figure of eight with four shutoff edges facing said plate. Shaped openings with sealing shoulders arranged along their edges and peripheral thrust ledges are made in said plate. Spool valve cylindrical part has barrel-like outer surface for centering relative to shaft blank groove communicated with pressure line. Preliminary spool valve hold-down to said plate is executed by spring arranged in shaft and spool valve blank groove.

EFFECT: higher operating performances, decreased sizes and higher reliability.

2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам автоматического управления и может быть использовано в гидравлических и пневматических системах для управления рабочим процессом.The invention relates to automatic control devices and can be used in hydraulic and pneumatic systems to control the work process.

Известны распределители с плоскими золотниками.Known valves with flat spools.

Коммутация потока рабочей жидкости осуществляется за счет вращательного или плоскопараллельного перемещения золотника.Switching the flow of the working fluid is carried out due to rotational or plane-parallel movement of the spool.

Распределители выполнены с фиксированным зазором - см. авторское свидетельство СССР №343067, кл. F01L 7/06, 1972 и плавающие см. - авторское свидетельство СССР №1592528, кл. F01L 7/06, 1990 или авторское свидетельство СССР №1021794, кл. F01L 5/02, 1983.Distributors are made with a fixed gap - see USSR copyright certificate No. 343067, cl. F01L 7/06, 1972 and floating see - USSR copyright certificate No. 1592528, cl. F01L 7/06, 1990 or USSR copyright certificate No. 1021794, cl. F01L 5/02, 1983.

Недостатком первой конструкции является сложность обеспечения беззазорного сопряжения плоского золотника и плоской плиты.The disadvantage of the first design is the difficulty of providing a gapless coupling of a flat spool and a flat plate.

Недостатками второй конструкции являются действие рабочего давления на всю поверхность и большая нагрузка на орган управления положением золотника.The disadvantages of the second design are the effect of working pressure on the entire surface and a large load on the control element of the position of the spool.

Применение в качестве рабочих элементов подвижных цилиндрических втулок - см. Башта Т.М. Гидравлические приводы летательных аппаратов, М.: Машиностроение. - 1967. - 495 с, рис.178, с.241 снижает усилие на элементе управления. В том случае, когда используются профилированные окна для получения расхода с заданной расходной характеристикой, площадь сечения втулок значительно превышает площадь окон. А это влечет за собой увеличение осевого усилия на элемент управления положением золотника относительно плиты. При этом существенно возрастают габариты, особенно при необходимости обеспечения большой пропускной способности.The use of movable cylindrical bushings as working elements - see TM Bashta Hydraulic drives of aircraft, M .: Mechanical Engineering. - 1967. - 495 s, Fig. 178, p. 241 reduces the force on the control element. In the case when profiled windows are used to obtain a flow rate with a given flow characteristic, the cross-sectional area of the bushings significantly exceeds the area of the windows. And this entails an increase in axial force on the element controlling the position of the spool relative to the plate. At the same time, the dimensions significantly increase, especially if it is necessary to ensure high throughput.

Распределитель по авторскому свидетельству СССР №301452, кл. F01L 5/05, 1968 имеет плоский золотник, опирающийся на подшипник. В золотнике выполнены соединенные каналами расточки, в которых размещены цилиндрические втулки, поджимаемые пружинами и давлением рабочей жидкости к распределительной плите. В плите выполнены подводящие и отводящие отверстия, перекрываемые втулками. В такой конструкции рабочее давление действует только на площадь золотника, равную площади сечения втулок.Distributor for USSR copyright certificate No. 301452, class. F01L 5/05, 1968 has a flat spool supported by a bearing. In the spool, bores are made connected by channels, in which cylindrical bushings are placed, pressed by springs and pressure of the working fluid to the distribution plate. In the plate made inlet and outlet openings, overlapped by bushings. In this design, the working pressure acts only on the area of the spool equal to the cross-sectional area of the bushings.

В том случае, когда окна профилированные, имеют место проблемы, указанные по тексту выше.In the case where the windows are profiled, there are problems indicated in the text above.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению по технической сути и количеству совпадающих признаков является выбранный в качестве прототипа распределитель, описанный в Декларационном патенте Украины №39375 А от 15.06.2001 г.The closest technical solution to the invention according to the technical essence and the number of matching features is the dispenser selected as a prototype, described in the Declaration Patent of Ukraine No. 39375 A of 06/15/2001.

Распределитель включает корпус с напорной и расходной магистралями, неподвижную плиту с подводящими окнами, приводной вал, плоский поворотный золотник, центрируемый по узкому пояску на боковой поверхности глухой расточки приводного вала, и имеющий обращенные к плите и повторяющие конфигурацию окон в ней профилированные выступы с уплотнительными поясками по их периметру. Предварительный поджим золотника осуществлен за счет пружин, установленных в глухих отверстиях в торце приводного вала.The distributor includes a housing with pressure and supply lines, a fixed plate with supply windows, a drive shaft, a flat rotary valve, centered on a narrow girdle on the side surface of the blind bore of the drive shaft, and having profiled protrusions facing the plate and repeating the configuration of the windows in it with sealing belts along their perimeter. The preliminary pressing of the spool is carried out due to the springs installed in the blind holes in the end of the drive shaft.

Схема имеет ряд недостатков:The scheme has several disadvantages:

- Узкие пояски уплотнения, выполненные на торцевой поверхности золотника, при открытии окон плиты оказываются в потоке рабочей жидкости (газа). Мелкие твердые частицы, которые содержатся в рабочей жидкости (особенно в газе), обгалтовывают узкие уплотнительные пояски золотника. В результате работы распределителя эти пояски перестают выполнять свою функцию - уплотнять и обеспечивать статическую разгрузку. При повороте золотника на открытие окон поток рабочей жидкости (газа) направляется прямо в глухой торец золотника, оказывая на него силу давления струи, пропорциональную произведению массы рабочей жидкости на скорость ее истечения из окон плиты.- Narrow seal belts, made on the end surface of the spool, when opening the windows of the plate are in the flow of the working fluid (gas). Small solid particles that are contained in the working fluid (especially in the gas), strip the narrow sealing belts of the spool. As a result of the dispenser, these belts cease to fulfill their function of compacting and providing static unloading. When the spool is turned to open the windows, the flow of the working fluid (gas) is directed directly to the blind end of the spool, exerting a pressure force on it, proportional to the product of the mass of the working fluid and its velocity from the plate windows.

- При этом рабочая жидкость совершает трехкратный разворот под прямым углом. В результате турбулизация потока с торможением и разворотом потока, «подплясыванием» золотника относительно плиты, трехкратное сжатие и расширение потока и, как результат, потери напора и снижение пропускной способности распределителя.- At the same time, the working fluid makes a threefold turn at a right angle. As a result, turbulization of the flow with braking and turning the flow, “swinging” the spool relative to the plate, triple compression and expansion of the flow and, as a result, pressure loss and a decrease in the capacity of the distributor.

- Узкие пояски в расточке приводного вала, предназначенные для обеспечения самоустанавливания золотника, своими кромками закусывают боковую поверхность поршня золотника, препятствуя его самоустановке, а при повторной переборке наблюдаются повреждения боковой поверхности этими кромками.- Narrow belts in the bore of the drive shaft, designed to ensure self-alignment of the spool, bite the side surface of the piston of the spool with their edges, preventing its self-installation, and when re-sorting, damage to the side surface of these edges is observed.

- Пружины, расположенные в глухих отверстиях в торце вала, требуют тщательного подбора по жесткости, в противном случае неравномерный прижим золотника к плите вызывает утечки рабочей жидкости. При сборке из-за наличия узких поясков на боковой поверхности глухой расточки вала и периферийного расположения пружин золотник закусывает с перекосом. В результате при его выравнивании повреждается ответная поверхность золотника, а это приводит, в свою очередь, к негерметичности соединения.- Springs located in blind holes in the shaft end require careful selection of stiffness, otherwise an uneven pressure of the spool to the plate causes leakage of the working fluid. During assembly, due to the presence of narrow belts on the side surface of the blind shaft bore and the peripheral location of the springs, the spool bites skewed. As a result, when it is aligned, the counter surface of the spool is damaged, and this, in turn, leads to a leak in the connection.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования распределителя, путем применения известных и введения новых элементов, обеспечивающих не только получение необходимой расходной характеристики, но и уменьшения усилия на приводном валу, обеспечение необходимой герметичности, уменьшение габаритов и обеспечение его надежности в эксплуатации.The basis of the invention is the task of improving the distributor by applying the known and introducing new elements that provide not only the necessary flow characteristics, but also reduce the effort on the drive shaft, provide the necessary tightness, reduce the size and ensure its reliability.

Указанная задача решается тем, что распределитель включает корпус с напорной и расходной магистралями, неподвижную плиту с подводящими окнами, приводной вал, плоский поворотный золотник, поджатый к плите механизмом поджима, при этом, золотник выполнен в виде поршня, установленного и центрируемого своей бочкообразной поверхностью в глухой расточке приводного вала, соединенный с напорной магистралью, и имеет обращенную к плите плоскую поверхность с конфигурацией восьмерки с четырьмя прямыми отсечными кромками, а плита - профилированные окна с уплотнительными поясками по их периметру и периферийные опорные выступы, кроме того, предварительный поджим золотника выполнен центральной пружиной, установленной в глухих расточках вала и золотнике.This problem is solved in that the distributor includes a housing with a pressure and supply lines, a fixed plate with supply windows, a drive shaft, a flat rotary valve, pressed to the plate by a pressing mechanism, while the valve is made in the form of a piston mounted and centered by its barrel-shaped surface in a blind bore of the drive shaft, connected to the pressure line, and has a flat surface facing the plate with a figure eight configuration with four straight cut-off edges, and the plate is profiled KPA with sealing ridges on the periphery thereof and peripheral support lugs, moreover, a preliminary spool is formed Poggi central spring mounted in blind bores of the shaft and the spool.

Существенные признаки заявляемого распределителя, отличающие его от прототипа, заключаются в том, что золотник (фиг.1) представляет собой сочетание трех геометрических фигур. Его верхняя часть - это цилиндр с внутренней расточкой под центральную пружину. Боковая поверхность имеет бочкообразную форму с уплотнением. Нижняя часть этого цилиндра переходит в конус, на котором расположено два сектора в виде восьмерки с прямыми отсечными кромками. Торец распределителя, обращенный к плите, имеет плоскую поверхность (фиг.1 и фиг.2).The essential features of the inventive distributor that distinguish it from the prototype are that the spool (figure 1) is a combination of three geometric shapes. Its upper part is a cylinder with an internal bore under the central spring. The side surface is barrel-shaped with a seal. The lower part of this cylinder goes into a cone, on which there are two sectors in the form of a figure eight with straight cut-off edges. The end face of the distributor facing the plate has a flat surface (FIG. 1 and FIG. 2).

Плита имеет профилированные окна, вокруг которых уплотнительные пояски, повторяющие конфигурацию окон (фиг.3 и фиг.4). Выступы между профильными окнами (фиг.3 и фиг.4) обеспечивают дополнительную опору и устойчивость распределителя.The plate has profiled windows, around which there are sealing bands repeating the configuration of the windows (Fig. 3 and Fig. 4). The protrusions between the profile windows (figure 3 and figure 4) provide additional support and stability of the distributor.

Техническая сущность и принцип действия распределителя поясняется эскизами, на которых изображено:The technical nature and principle of operation of the distributor is illustrated by sketches, which depict:

Фиг.1 - распределитель в аксонометрии с видом в плоский торец, прилегающий к плите.Figure 1 - dispenser in a perspective view with a view to a flat end adjacent to the plate.

Фиг.2 - вид на плоскую поверхность распределителя.Figure 2 is a view of the flat surface of the distributor.

Фиг.3 - вид на рабочий торец плиты с профильными окнами.Figure 3 is a view of the working end face of the slab with profile windows.

Фиг.4 - плита в аксонометрии, где показаны уплотнительные пояски вокруг профильных окон и дополнительные выступы на торце плиты.Figure 4 - plate in a perspective view, which shows the sealing bands around the profile windows and additional protrusions at the end of the plate.

Фиг.5 - золотник в сборе с поводком для разворота золотника.Figure 5 - spool assembly with a leash for turning the spool.

Фиг.6 - продольный разрез распределителя.6 is a longitudinal section of a distributor.

Распределитель содержит корпус 1 с неподвижной плитой 2, в которой выполнены профильные окна 3 для подвода рабочего тела из напорной магистрали 4 в расходную магистраль 5 и центральное отверстие 6, сообщающее глухую центральную расточку 7 приводного вала 8 с напорной магистралью 4. По контуру профильных отверстий 3 и отверстия 6 выполнены узкие уплотнительные пояски 11. На той же плите выполнены периферийные дополнительные выступы 15.The distributor comprises a housing 1 with a fixed plate 2, in which profile windows 3 are made for supplying a working fluid from the pressure line 4 to the supply line 5 and a central hole 6, which communicates a blind central bore 7 of the drive shaft 8 with the pressure line 4. Along the profile of the hole 3 and holes 6 are made narrow sealing girdles 11. On the same plate is made of peripheral additional protrusions 15.

Золотник 9 в верхней части имеет бочкообразную поверхность с уплотнительным кольцом, а внутри - цилиндрическую расточку под центральную пружину 18. Благодаря бочкообразной поверхности и центральной пружине 18 золотник самоустанавливается относительно плиты 2 в пределах расточки вала. Поверхность золотника, обращенная к плите, имеет плоскую поверхность (фиг.2).The spool 9 in the upper part has a barrel-shaped surface with a sealing ring, and inside there is a cylindrical bore under the central spring 18. Thanks to the barrel-shaped surface and the central spring 18, the spool is self-mounted relative to the plate 2 within the shaft bore. The surface of the spool facing the plate has a flat surface (figure 2).

Распределитель работает следующим образом. При закрытом положении распределителя рабочее тело под высоким давлением из напорной магистрали 4 поступает в окна 3, перекрытые плоской поверхностью золотника 9, а через отверстия 6 в расточку 7, дополнительно поджимая вместе с центральной пружиной 18 золотник 9 к плите 2, обеспечивая неподвижность и герметичность сопряжения.The distributor operates as follows. In the closed position of the distributor, the working fluid under high pressure from the pressure line 4 enters the windows 3, overlapped by the flat surface of the spool 9, and through the holes 6 into the bore 7, additionally pressing the spool 9 together with the central spring 18 to the plate 2, providing immobility and tightness of the pair .

При повороте на заданный угол вала 8 поворот золотника 9 осуществляется посредством сферического пальца 17, запрессованного в золотник 9. Золотник 9, поджатый к плите усилием давления в расточке 7 и пружиной 18, открывает окна 3, образуя канал для прохода рабочего тела в расходную магистраль (Фиг.7). Поток, не меняя направления, проходит в расходную магистраль.When turning at a given angle of the shaft 8, the rotation of the spool 9 is carried out by means of a spherical finger 17, pressed into the spool 9. The spool 9, pressed to the plate by the pressure in the bore 7 and the spring 18, opens the window 3, forming a channel for the passage of the working fluid into the supply line ( Fig.7). The flow, without changing direction, passes into the supply line.

Улучшение работоспособности распределителя достигается снабжением плиты 2 периферийными выступами 15.Improving the performance of the distributor is achieved by supplying the plate 2 with peripheral protrusions 15.

Так как уплотнительные пояски расположены вокруг профильных каналов на плите, а не на золотнике, то они не подвергаются обгалтовыванию потоком рабочего тела.Since the sealing bands are located around the profile channels on the plate, and not on the spool, they are not subjected to blanching by the flow of the working fluid.

Использование данного технического решения позволило получить минимальные потери напора потока, компактность конструкции с расширенными функциональными возможностями, что подтверждено стендовыми и натурными испытаниями агрегата 816.ДВБ.000 в составе газоперекачивающих станций в г. Казань и г. Самара и др.The use of this technical solution made it possible to obtain minimal loss of flow head, compact design with enhanced functionality, which is confirmed by bench and field tests of the 816. DVB.000 unit as a part of gas pumping stations in Kazan and Samara, etc.

Claims

1. The distributor, comprising a housing with pressure and supply lines, a fixed plate with supply windows, a drive shaft, a flat rotary valve, pressed to the plate by a pressing mechanism, characterized in that the valve is made in the form of a piston mounted and centered by its barrel-shaped surface in a blind bore the drive shaft connected to the pressure line, and has a flat surface facing the plate with a figure of eight configuration with four straight cut-off edges, and the plate has profiled windows with a seal peripheral support protrusions along their perimeter.

2. The distributor according to claim 1, characterized in that the preliminary pressing of the spool is made by a central spring mounted in the blind bores of the shaft and the spool.